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1、乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转基因抗虫棉,抗虫棉,普通棉,专题一 基因工程,DNA重组技术的基本工具,基因工程的概念,基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因重组,基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特
2、性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,基因的剪刀限制酶 基因的针线DNA连接酶 基因的运载工具运载体,DNA 重组技术的基本工具,本节知识内容,1 DNA重组技术的基本工具,专题一 基因工程,“分子手术刀” 限制酶,“分子缝合针” DNA连接酶,“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序
3、列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,什么叫黏性末端？,限制酶,什么叫黏性末端？,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是
4、平整的，这样的切口叫平末端。,限制酶所识别的序列有什么特点？ 限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。 图1-1 限制酶识别序列的中心轴线,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类：,两类,(1).从大肠杆菌中分离得到：E.coliDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接。 (2).从T4噬菌体中分离到： T4DNA连接酶，既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。,磷酸二酯键,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起
5、来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,2、作用部位：,T,磷酸二酯键,A,答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为Ecoli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的
6、核酸片段的末端上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。 （2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。 此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。,外源基因,运载体,受体细胞,种类：细菌的质粒 噬菌体衍生物或某些动植物病毒,？,作用：运载工具 对外源基因大量复制,三、 “分子运输车” 基因进入受体细胞的载体：,大肠杆菌质粒的分子结构示意图,作为运载体必须具备哪些条件
7、？,1）有一个或多个限制酶切点，以便外源基因插入。 2）能在受体细胞中复制或整合到染色体DNA上与其同步复制。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 必须是安全的,对宿主细胞无害。 5) 大小应适应，以便提取和体外操作。,课本知识回顾,基因工程又叫做 或 。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种 提取出来，加 以 ，然后放到另一种生物的细胞里， 改造生物的遗传性状。,基因拼接技术,DNA重组技术,基因,修饰改造,定向地,DNA 重组技术的基本工具,“分子手术刀” ,“分子缝合针” ,“分子运输车” ,限制酶,DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,限制性核酸内切酶,主要是从 的一种酶。
8、识别双链DNA 分子的某种 ，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开。 形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,粘性末端,平末端,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类： 2、作用部位：,两类,Ecoli DNA连接酶,T4 DNA连接酶,磷酸二酯键,基因进入受体细胞的载体,通常有三种: 在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在 基础上进行过 的,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,1.、下列实践活动包含基因工程技术的是 （ ） A.水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组
9、获得抗虫矮秆小麦 C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株 D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆,练习,C,4.下图是基因工程中利用pBR322质粒（ 表示氨苄青霉素抗性基因，Telr表示四环素抗性基因）与抗病基因构建重组质粒的示意图，该质粒上的Pst、Sma、EcoR、Apa等四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。结合图表，叙述错误的是（ ）,A.pBR322质粒、抗病基因和重组质粒的基本组成单位都是脱氧核苷酸 B.形成重组质粒时，应选用限制酶Pst和EcoR对含抗病基因的DNA、质粒进行切割 C.一个质粒被限制酶EcoR、Pst、Sma同时切割后可得到3个DNA片段和6个黏性末端 D.将受体细胞置于含有四环素的培养基上培养，可筛选出已导入抗病基因的受体细胞,（C）,